JP3723546B2 - 架橋型感圧接着剤組成物、および高温での用途に有用な架橋型感圧接着剤組成物ベースの接着製品 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、特に高温における、マスキングテープなどの感圧接着製品を用いた表面保護に関する。
【0002】
背景
150℃以上程度の高温に曝すことに関連する様々な用途に、マスキングテープを用いる。例えば、電子業界では、リードフレームテープとして公知であるマスキングテープを用い、エポキシ注封化合物のフラッシュから銅合金リードフレームを保護する。別の例として、航空業界では、フラッシュ・ブレーク・テープとして公知であるマスキングテープを、金属と金属との結合、複合材料の結合の両方に用い接着剤の結合のひろがりを制御し易くする。
【0003】
好結果を得るには、上記のテープは、高温で、所望の基材に良好な接着性を呈し、さらに、高温に曝した後、きれいに除去可能で、残留(糊残り)またはその他の異物が基材表面に残らないようにする必要がある。例えば、マイクロチップスケールの加工に関連する用途において、液体状のエポキシ樹脂が、接着剤とテープを接着する基材との界面領域に流れるのを回避するのに十分な接着性が必要とされる。汚染は、続く加工工程を干渉する可能性があるので、汚染は特に電子業界に関連する用途において、問題がある。
【0004】
現在、シリコーン系感圧接着剤を特色とするテープは、非常に優れた熱安定性があるので、高温での用途に用いられる。しかしながら、上記のテープは、除去後、表面を汚染するか、或いはシリコーンの残留を残すことが多く、さらなる加工に先立って、別の洗浄工程が必要となる。除去の際に、いかなる粘着剤の残留(糊残り)を残さない、150℃〜230℃で少なくとも30分間曝すことが可能であるシリコーンを含まない感圧接着剤の開発が切望されている。接着剤が除去後に表面を汚染しないならば、さらなる加工に先立って、洗浄工程を回避することが、非常に望まれている。
【0005】
全てのアクリルポリマー系感圧接着剤は、相対的に熱安定性が弱く、150℃を超えるような高温に曝した際に、上記接着剤は、ゆっくりと分解し始めるので、接着剤の凝集力を低下させ、その結果、粘着剤の残留(糊残り)問題が生じることが課題である。
【0006】
本発明は、高温に曝した後も十分な凝集力を保持し、きれいに除去可能である、すなわち基材表面を殆どもしくは全く汚染しないアクリル系感圧接着剤に関する。
【0007】
概要
本発明は、概して、(A)(a)アルキル基が約1〜14の炭素原子を含有する非第三級アルコールの(メタ)アクリル酸エステルであって、そのホモポリマーが約0℃以下のガラス転移温度を有する、非第三級アルコールの(メタ)アクリル酸エステルと、(b)カルボン酸官能性エチレン系不飽和コモノマーと、の反応生成物を含むコポリマーと、(B)下記式
【化4】
[式中、R1およびR3は、HおよびCnH2n+1(nは1〜5の範囲の整数である)からなる群から独立して選択され、R2は、ベンゼノ(−C6H4−)、置換ベンゼノ、トリアジン、CmH2m(mは1〜10の範囲の整数である)、およびそれらの組合わせからなる群から選択される二価の基である]を有するビスアミド架橋剤と、の反応生成物を有する感圧接着剤組成物を特徴とする。本明細書で用いる「コポリマー」は、2種以上のモノマーを反応させることによって調製したポリマーのことである。
【0008】
コモノマーおよび架橋剤の相対量を、カルボン酸官能基の当量数に対するアミド基の当量数の比が、少なくとも約0.1であるように選択する。この比を決定するために、組成物中の各成分(コモノマーおよび架橋剤)の重量をその理論当量で除算して、各成分の当量数を得る。酸基の当量に対するアミド基の当量は、当量(アミド基)を当量(酸基)で除算して計算する。
【0009】
接着剤組成物は、10重量%以下の粘着付与剤および2重量%以下の可塑剤を含む。
【0010】
一態様において、上記材料の相対量は、組成物を厚さ0.0008インチでガラス基材に適用し、温度180℃に30分間曝した場合、熱に曝した後にきれいに除去することが可能であるようにさらに選択される。第二態様において、上記成分の相対量は、組成物を厚さ0.0008インチで銅含有基材に適用し、温度180℃に30分間曝した場合、熱に曝した後にきれいに除去することが可能であるようにさらに選択される。「きれいに除去可能」とは、基材から除去した後、基材には、殆ど粘着剤の残留(糊残り)が存在しないことを意味する。以下に記載の試験法に基づいて、除去性を評価しうる。通常、粘着剤の残留(糊残り)が存在しないことを肉眼で、目視判定する。
【0011】
本発明は、さらに、本接着剤組成物に基づいた、テープなどの接着製品、および、接着製品を用いて基材表面を保護する方法を特徴とする。本方法に従って、接着製品を基材に適用した後、製品と基材を約150℃〜約230℃の範囲の温度に加熱する。上記の条件は、電子業界で用いるプロセスで採用される代表的な条件である。加熱プロセスの最後に、製品は、基材からきれいに除去される。
【0012】
本発明は、さらに、感圧接着剤組成物と、これらの接着剤を有し、高温に曝した後でさえも、熱安定性であり、非常に優れた凝集力を有し、そのため様々な基材からきれいに除去できる製品を提供する。上記の組成物は、エポキシ成形材料に化学的に不活性でもある。上記組成物は、接着剤と、加工中に接着剤を配置する基材との間を流れるエポキシ成形材料に恒久的に接着しないので、上記特徴により、上記の組成物は、リードフレームテープとして特に有用となる。
【0013】
本発明の1つ以上の実施形態の詳細な説明を、以下の記載で説明する。本発明のその他の特徴、目的、利点は、詳細な説明および特許請求の範囲により明らかになるだろう。
【0014】
詳細な説明
本発明は、概して、粘着剤の残留(糊残り)が殆どなく、表面から除去することが可能である接着製品を用いて、高温に曝される基材表面を保護する方法に関する。上記方法には、約150℃〜約230℃の範囲の温度に、表面が触れる面に、テープなどの接着製品を適用する方法、および肉眼での目視検査で判定する際に、粘着剤の残留(糊残り)が殆どないように、表面から接着製品をきれいに除去する方法が挙げられる。
【0015】
上記接着製品には、支持体および支持体に配置される感圧接着剤が含まれる。上記製品は、表面上に粘着剤の残留(糊残り)が殆どない状態に、手で表面から上記製品を除去できるように、高温に、場合によっては高圧に曝した後、きれいに除去することが可能である。
【0016】
基材表面は、ポリマー、金属、金属酸化物、ガラス、およびそれらの組合わせなどの材料をはじめとする広範の様々ないずれの表面でも可能である。通常、上記表面は、航空業界または電子業界で使用される広範の様々ないかなる表面でも可能である。例えば、上記表面は、航空業界で使用されるようなエポキシコーティングされたアルミニウム基材であってもよい。表面には、シリコン、金属(例えば、アルミニウム、銅、金、銀、またはその他の金属)、金属酸化物、ポリイミド、または、通常、電子業界で使用される別の高分子材料が含まれる。上記材料の様々な組合わせもまた、基材表面を形成しうる。従って、接着製品を、例えば、フラッシュブレーカー・テープ(flashbreaker tape)やリードフレームテープとして用いることが可能である。
【0017】
接着製品を配置した表面を、約150℃〜約230℃の範囲の対象温度に曝す。同時に、接着製品を配置した表面に圧力をかけてもよい。例えば、およそ約320psi(2197KPa)程度までの圧力を基材表面および接着製品にかけてもよい。一部の実施形態には、接着製品を適用して、表面と接着製品間に隙間のない密接に結合した部分を得た後に、表面を減圧(すなわち大気圧未満の圧力)する方法が含まれる。その後、表面を高温のみに曝すか、もしくはある期間高圧と組み合わせて曝す。通常の時間は、約10秒〜約90分、例えば、30分である。
【0018】
加熱後、基材および接着製品を室温まで冷却した後に、接着製品を除去する。表面上に粘着剤の残留(糊残り)が殆ど残らないように接着製品を選択する。以下に記載の試験法のいずれかを用いて、視覚によって肉眼で除去性を評価してもよい。
【0019】
有意な劣化がなく、上記に記載の高温および場合によっては高圧に耐えることが可能である非常に様々なバッキングから、接着製品の支持体を選択することができる。上記のバッキングは、表面を保護して結合する材料(例えば、エポキシ接着剤)でないことが好ましい。上記材料には、紙、高分子材料、布、金属箔などが含まれる。上記材料の例には、米国特許第6,048,431号(Clementsら)に開示されるような耐引裂性の支持体、ポリイミド、ポリアミド、ポリ(テトラフルオロエチレン)、および(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの)ポリエステルなどの熱安定性の支持体(例えば、高温に曝した際に、殆ど収縮しないか或いは全く収縮しない支持体)が挙げられる。ポリエステルは、熱安定化されるのが好ましい。適切な高分子材料の例には、商品名カプトン(KAPTON)およびテフロン(TEFLON)[デラウェア州、ウィルミントンのイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール(E.I.DuPont de Nemours Co.,Wilmington, DE)より入手可能]、商品名カラデックス(KALADEX)[デラウェア州、ウィルミントンのデュポン・テイジン・フィルム(Dupont Teijin Films,Wilmington, DE)より入手可能]、およびナイロン(NYLON)として販売されている高分子材料が挙げられる。特に好適な高分子のバッキングには、商品名カプトン(KAPTON)として販売されているバッキングなどのポリイミドが含まれる。所望ならば、当技術分野では公知である通り、プライマー組成物を支持体に適用するか、或いは支持体をコロナ処理または火炎処理を施すことによって、接着剤組成物を適用する前に、支持体を改質して、接着剤と支持体の接着性を高めることができる。プライマーの使用は、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートの支持体を用いる場合に特に好適である。
【0020】
支持体の長手方向の端に沿ってタブを有するように接着製品を作製することが可能である。タブが存在することによって、除去プロセス中、製品の端を持ち上げ易くなる。例えば、フィンガーリフト部に接着剤組成物をコーティングしない方法、フィンガーリフト部領域の接着剤組成物を剥ぎ取る方法、端に沿ってタブとして働く厚い膜を用いる方法、接着剤組成物を被覆する製品部を折り曲げる方法、または接着剤組成物が曝される部分にさらなる支持体を接着する方法を含む、様々な方法で、タブを作製することが可能である。
【0021】
接着剤組成物は、コポリマーとビスアミド架橋剤の反応生成物を含有する架橋型感圧接着剤組成物である。次に、コポリマーは、少なくとも(a)(アルコールの)アルキル基が(平均)約1〜14、通常4〜14の炭素原子を有する非第三級アルコールの(メタ)アクリル酸エステルであって、そのホモポリマーが約0℃以下のTg(ガラス転移温度)を有する、非第三級アルコールの(メタ)アクリル酸エステルと、(b)カルボン酸官能性エチレン系不飽和コモノマーとの反応生成物である。その他のモノマーを反応させてコポリマーを合成してもよい。例えば、そのホモポリマーが、少なくとも約10℃のTgを有するエチレン系不飽和モノマーを用いてもよい。
【0022】
(メタ)アクリル酸エステルの適切な例には、単独で用いても、互いに組み合わせて用いてもよいが、アクリル酸ブチル、2−メチルブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸ラウリル、n−デシルアクリレート、4−メチル−2−ペンチルアクリレート、アクリル酸イソアミル、s−ブチルアクリレート、およびアクリル酸イソノニルが挙げられる。有用なカルボン酸官能基を有するモノマーの例には、単独で用いても、互いに組み合わせて用いてもよいが、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、およびフマル酸が挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとカルボン酸官能基のモノマーと共重合しうる他のモノマーの例には、アクリル酸エチル、(メタ)アクリルアミド、α−オレフィン、ビニルエーテル、アリルエーテル、スチレン、マレイン酸エステル、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アクリル酸シクロヘキシル、t−ブチルアクリレート、アクリル酸フェニル、アクリル酸イソボルニル、2−フェノキシエチルアクリレート、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、および(N−エチルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−オクチルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、およびN−エチル−N−ジヒドロキシエチルアクリルアミドなどの)置換アクリルアミドが挙げられる。
【0023】
架橋剤は、化学式
【化5】
[式中、R1およびR3は、HおよびCnH2n+1(nは1〜5の範囲の整数である)からなる群から独立して選択され、R2は、ベンゼノ(−C6H4−)、置換ベンゼノ、トリアジン、CmH2m(mは1〜10の範囲の整数である)、およびそれらの組合わせからなる群から選択される二価の基である]を有する芳香族ビスアミド架橋剤である。上式に当てはまる特に有用なビスアミド架橋剤は、米国特許第4,418,120号(Kealyら)に記載のような、1,1’−イソフタロイル−ビス(2−メチルアジリジン)[CAS No.7652−64−4]である。
【0024】
高温で良好に接着し、かつ、高温に曝した後、きれいに除去できるほど接着剤の凝集力が十分強い架橋型接着剤を製造するために、カルボン酸官能性コモノマーとビスアミド架橋剤の相対量を選択する。コモノマーの量は、コポリマーの総重量を基準として、約1重量%〜5重量%であるのが好ましく、約1重量%〜2.5重量%がより好ましく、約1.5重量%〜2.5重量%がさらにより好ましい。カルボン酸官能基の当量数に対する架橋剤中のアミド基の当量数の比は、少なくとも0.1、好ましくは少なくとも約0.5、より好ましくは約0.5〜約1.3である。具体的な例では、カルボン酸官能基の当量数に対する架橋剤中のアミド基の当量数の比は、約0.7〜約1.0である。
【0025】
接着剤としては、所望の接着剤の性能特性を干渉しない限り、粘着付与剤、可塑剤、流動性改質剤、中和剤、安定剤、酸化防止剤、充填材、染料、着色剤などの従来の添加剤が挙げられる。
【0026】
具体的には、接着剤は、10重量%以下の粘着付与剤を含む。アクリル系感圧接着剤用の粘着付与剤の例には、テルペンフェノール類、ロジン、ロジンのエステル、水素化ロジンのエステル、合成炭化水素樹脂、およびそれらの組合わせが挙げられる。好適な実施形態において、本発明の接着剤は、5%未満の粘着付与剤、最も好ましくは0%〜2%の粘着付与剤を含有する。
【0027】
さらに、上記接着剤は、2重量%以下の可塑剤を含有する。接着剤と相溶性があるように可塑剤を選んでもよい。可塑剤の例には、ポリエチレンオキシド、アジピン酸エステル、リン酸エステル、スルホンアミド、安息香酸エステル、ポリプロピレンオキシド、およびギ酸エステルが挙げられる。好適な実施形態において、本発明の接着剤は、1%未満の可塑剤を含有し、最も好ましくは0%〜0.5%の可塑剤を含有する。
【0028】
熱活性化されたフリーラジカル重合開始剤を用いて、液相重合法で上記接着剤組成物を調製するのが好ましい。有用な重合開始剤の例には、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)などのアゾ化合物、過酸化t−ブチルなどのヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイルや過酸化シクロヘキサンなどの過酸化物が挙げられる。
【0029】
実施例
以下の実施例は、単に例証的な目的のためのみであって、添付の特許請求の範囲を限定することを意図していない。実施例および実施例以外の明細書における全ての部、パーセント、比率などは、特に明示しない限り、重量によるものである。
【0030】
試験法
引き剥し接着力(方法A)
実施例に記載の通りに調製した感圧接着テープのサンプルを長さ約6インチ(15.2cm)を有し、0.5インチ(1.27センチメートル(cm))幅のテストストリップに切断した。各方向に、テストストリップの長手方向の3倍を越えてローラを通過させて、4.5ポンド(2.04キログラム(kg))のゴムローラを用いて、ガラスプレート(ガラスと接触して接着剤)に5個のテストストリップを適用した。テストストリップの適用に先立って、メチルエチルケトン(MEK)とキンワイプ(KIMWIPE)(登録商標)EX−Lペーパーティッシュ[ジョージア州アトランタのキンバリー−クラーク(Kimberly−Clark,Atlanta, GA)から入手可能]で、ガラスプレートを洗浄した。その上にテストストリップを有するガラスプレートを180℃、30分間に設定した空気循環炉に入れた。その後、ガラスプレートを取り出して、室温まで冷却させた後、試験の前に、30〜60分間、23℃/50%の相対湿度に調製した。
【0031】
アナロジック(Analogic)引き剥がし試験装置[モデル番号(Model number)3M−90,オハイオ州ストロングスビルのインスツルメンターズ・インク(Instrumentors,Inc.,Strongsville,OH)から入手可能]を用いて、12インチ/分(30.5cm/分)の剥離速度で、各テストストリップの180°の角度の引き剥し接着力を測定した。初期始動力が安定した後、剥離データを5秒の試験期間に得た。各テストストリップの一部分を引き剥がし、平均剥離力の値を測定した。各テストストリップの3箇所の別々の部分で、測定をした。上記の3つの結果を用いて、各テストストリップの平均剥離力の値を計算した。上記の値を1インチ(2.54cm)幅のテープに正規化した。5個のテストストリップからの結果を用い、各実施例に対して平均引き剥し接着力の値を獲得した。新規のテストストリップで、200℃、220℃、および240℃のさらに3温度について、上記試験法を繰り返した。
【0032】
引き剥し接着力(方法B)
調製の3日間内に、室温で、引き剥し接着力に関してテープを評価した。さらに具体的には、2インチ×5インチ(5.1×12.7cm)を測定し、厚さ0.032インチ(0.8mm)を有する銅合金 [オリン(Olin)194,カリフォルニア州サンタフェスプリングスのイー・ジョーダン・ブルックス・カンパニー(E.Jordan Brooks Company,Santa Fe Springs, CA)から入手可能]パネルに(ライナーなしで)適用するに先立って、最大3日間、接着層を保護ライナーで覆って、72〜77°F(22〜25℃)で、かつ30〜35%の相対湿度で、テープをロール形状で保管した。キンワイプ(KIMWIPE)(登録商標)EX−Lペーパーティッシュ[ジョージア州アトランタのキンバリー−クラーク(Kimberly−Clark,Atlanta, GA)から入手可能]を用いて、銅合金基材の試験表面をメチルエチルケトンで拭い取って最初に洗浄した。次に、テープの接着面が基材に接触するように、最初にライナーを取り除いた後、各方向に1パス、4.5ポンド(2.0kg)のゴムローラを用いて、基材にテープを巻いて、各々0.5インチ(1.3cm)幅、約6インチ(15.2cm)の長さを有する、3個のテープサンプルを銅合金基材に適用した。1インチテープの長さが基材の端を越えて伸びるように、テープサンプルを配置した。72〜77°F(22〜25℃)で、かつ30〜35%の相対湿度で、約24時間のドエル後、5ポンド(22.3N)ロードセルを装備したインストロン(INSTRON)モデル(Model)4465 引張試験機[マサチューセッツ州、カントンのインストロン・コーポレーション(INSTRON Corporation,Canton,MA)から入手可能]を用いて、12インチ/分(30.5cm/分)の速度で、90度で引き剥し接着力を測定した。基材を超えて伸びたテープの長さを、インストロン(INSTRON)試験機のダイナミックジョー(グリップ)につけた。シリーズ(Series)IXソフトウェア[マサチューセッツ州、カントンのインストロン・コーポレーション(NSTRON Corporation,Canton,MA)から入手可能]を用いて、試験結果を分析して、オンス/0.5インチにおける平均引き剥し接着力を得た。3つの結果を用いて、全平均値を得た。
【0033】
引き剥し接着力(方法C)
以下の変更を伴って、上記「引き剥し接着力(方法B)」に記載の通り、調製の3日間内に、室温で、引き剥し接着力に関してテープを評価した。剥離試験に先立って、高温加圧下にサンプルを置いた。アルミニウムプレートを置く予定である約0.062インチ(0.16cm)厚の圧縮ボンダー表面の幅および長さより大きい寸法を有するアルミニウムプレートの上に、銅パネルを置いた。テストストリップを有する銅合金パネル(上面)を伴うアルミニウムプレート(底面)を、温度180℃まで予熱した圧縮ボンドユニットに置き、2000ポンド(8914 N)を荷重し、その結果、テストストリップに、267ポンド/平方インチ(1.83MPa)の圧力がかかった。圧力と温度を30分間維持した後、圧力を弱め、サンプルを取り出し、引き剥し接着力を測定する前に、72〜77°F(22〜25℃)、30〜35%の相対湿度で、6時間平衡状態に置いた。
【0034】
引き剥し接着力(方法D)
以下の変更を伴って、上記「引き剥し接着力(方法B)」に記載の通り、室温で、引き剥し接着力に関してテープを評価した。調製の24時間以内に、温度60℃に設定した空気循環炉内で、接着面に保護ライナーを有するテープサンプルを、ロール形状で、72時間±1時間、エージングした。サンプルを取り出し、72〜77°F(22〜25℃)、30〜35%の相対湿度で、24時間平衡状態に置いた後、サンプルを上記通り、試験した。
【0035】
引き剥し接着力(方法E)
以下の変更を伴って、上記「引き剥し接着力(方法D)」に記載の通り、室温で、引き剥し接着力に関してテープを評価した。サンプルをエージングし、冷却後、上記の「引き剥し接着力(方法C)」に従って、サンプルを試験した。
【0036】
除去性(方法A)
上記「引き剥し接着力」(方法A)に記載の通り、ガラス基材からテストストリップを引き剥した後、残留(糊残り)に関して、ガラス基材を、テープを接着した端とその間の領域の両方で、肉眼で目視検査した。接着剤が剥がれた箇所および接着剤の変形に関してもテープの接着層を検査した。以下の例を「合格」等級とした。1)端に僅かな量だけ残留(糊残り)を観察し、テープを基材から引き剥がした場合、接着剤の僅かな伸びが時々起こる。または2)接着層に残留(糊残り)も伸びも全く観察されない。上記必要条件に適わないサンプルを「不合格」とした。
【0037】
除去性(方法B)
上記「引き剥し接着力」(方法B)に記載の通り、基材からテープサンプルを引き剥した後、接着剤の残留(糊残り)が、新規に曝した表面上か(「接着剤の残留(糊残り)」と称す)、或いは、テープを接着していた端(「ビード端」と称す)のどちらかに残っていないかどうか、基材表面を肉眼での視覚によって評価して検定した。「ビード端」とは、不定の長さの、接着剤の残留(糊残り)の細いラインを、テストストリップ長手方向の元来の縁端に沿って、観察したことを意味する。ビード端も接着剤の残留(糊残り)も全く呈さないサンプルを「合格」と等級付けした。総基材表面の5%以下に接着剤の残留(糊残り)および/またはビード端を有するサンプルを「合格」と等級付けした。上記必要条件に適わないサンプルを「不合格」とした。
【0038】
除去性(方法C)
上記「引き剥し接着力」(方法C)に記載の通り、基材からテープサンプルを引き剥した後、上記の「除去性(方法B)]に記載の通り、基材表面を評価した。
【0039】
除去性(方法D)
上記「引き剥し接着力」(方法D)に記載の通り、基材からテープサンプルを引き剥した後、上記の「除去性(方法B)]に記載の通り、基材表面を評価した。
【0040】
除去性(方法E)
上記「引き剥し接着力」(方法E)に記載の通り、基材からテープサンプルを引き剥した後、上記の「除去性(方法B)]に記載の通り、基材表面を評価した。
【0041】
実施例
実施例1
最初のアクリルモノマーの重合によって、アクリル系感圧接着剤を調製した後、ビスアミド架橋剤溶液をポリマー溶液に添加した。さらに具体的には、以下の表1に示す量を用いて、n−アクリル酸ブチル、アクリル酸、アセトンを16オンス瓶に添加して、28.3%固体溶液を提供した。バゾ(VAZO)(登録商標)67[熱重合開始剤、デラウェア州、ウィルミントンのイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー(E.I. du Pont de Nemours and Company,Wilmington, DE)から入手可能]をモノマー溶液中に溶解した。窒素ガスパージを上記溶液に約3分間通した後、瓶の蓋を締めた。密封した瓶を温度57℃で24時間、回転式洗濯機に入れた。瓶を洗濯機から取り出した後、室温(約24℃)まで冷却した。固体濃度を測定し、28.3重量%であると判明した。次に、上記ポリマー溶液30グラムに、トルエン中の1,1’−イソフタロイル−ビス(2−メチルアジリジン)架橋剤(CAS No. 7652−64−4)5重量%溶液を加えた。さらに、ポリマーの重量を基準として、2重量%のイルガノックス(IRGANOX)1010[ニューヨーク州タリータウンのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ(Ciba Speciality Chemicals of Tarrytown,NY)から入手可能の酸化防止剤]をポリマー溶液に添加した。瓶に蓋を再びして、約1時間、攪拌機に入れた。
【0042】
厚さ0.002インチ(0.051mm)のカプトン(KAPTON)(登録商標)フィルム[呼称「グレード(Grade)H」を有するポリイミドフィルム、デラウェア州、ウィルミントンのイー・アイ・デュポン・カンパニー(E.I.DuPont Company,Wilmington,DE)から入手可能]に、フィルム厚よりも厚い0.004インチ(0.102mm)に設定した隙間を有する、ノッチ付きナイフ棒を台上に渡したコーティング機を用いて、上記の溶液をコーティングした。およそ30〜40インチ/分(76.2〜102センチメートル/分)の速さで、コーティング機を介してフィルムを手で引っ張った。コーティングされたフィルムを、曝された接着側を有する支持基材にテープでつけ、70℃に設定した空気循環炉に30分入れた。実際の炉の温度は、設定温度の5℃以内であると考えられている。乾燥した感圧接着(PSA)テープを有する支持基材を炉から取り出した後、室温まで冷却し、試験の前に、一定な温度で、一定な湿度(23℃/50%相対湿度)の部屋の、(部屋の床に相関して)垂直な保管棚に、3〜5日間置いた。乾燥した接着剤の最終の厚さは、0.0008インチ(0.020mm)であった。様々な温度でエージングした後に、引き剥し接着力(方法A)および除去性(方法A)に関して、PSAテープを評価した。結果を以下の表2および3に示す。
【0043】
実施例2aおよび実施例2b
アクリルモノマーおよびビスアミド架橋剤の溶液の量を以下の表1に示す通りに変更したことを除いて、実施例1を繰り返した。結果を以下の表2および3に示す。本実施例を「実施例2a」と称す。以下の実施例3および4と比較する場合、本実施例を2回調製した。この2回目の調製を「実施例2b」と称す。
【0044】
【表1】
【0045】
【表2】
【0046】
【表3】
【0047】
実施例3
以下の変更を伴って、実施例2を繰り返した。IRGANOX 1010を使用しなかった。結果を以下の表4および5に示す。
【0048】
実施例4
以下の変更を伴って、実施例2を繰り返した。アクリル酸ブチル:アクリル酸/98:2ポリマー溶液の代わりに、アクリル酸イソオクチル:アクリル酸/98:2(w:w)のポリマー溶液を用いた。結果を以下の表4および5に示す。
【0049】
【表4】
【0050】
【表5】
【0051】
実施例5
アクリルモノマーを重合した最初の溶液によって、アクリル接着テープを調製した後、ビスアミド架橋剤溶液をポリマー溶液に添加した。さらに具体的には、アクリル酸イソオクチル(IOA):アクリル酸イソボルニル(IBoA):メタクリル酸(MAA)/85.0:12.5:2.5(w/w)の溶液ポリマーを以下の方法で調製した。136重量部(pbw)のアクリル酸イソオクチル[ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル(Aldrich Chemical,Milwaukee, WI)から入手可能]、20pbwのアクリル酸イソボルニル[ドイツ、ルートヴィヒスハーフェンのBASFコーポレーション(BASF Corporation,Ludwigshafen, Germany)から入手可能]、4pbwのメタクリル酸[BASFコーポレーション(BASF Corporation)から入手可能]、0.48pbwのバゾ(VAZO)(登録商標)64[デラウェア州、ウィルミントンのイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー(E. I. DuPont de Nemours and Company,Wilmington,DE)からの入手可能熱活性化された重合開始剤]、80pbwのトルエン、および87pbwのアセトンをガラス瓶に加えた。上記の溶液を窒素で、2分間パージした後、瓶を密封して、57℃の回転式水浴に24時間入れた。その結果合成されたポリマー溶液を32pbwのトルエンと32pbwの酢酸エチルでさらに希釈して、初期のポリマー溶液を作製した。
【0052】
次に、ガラス器中の上記40.0%固体ポリマー溶液500グラムに、トルエン中の1,1’−イソフタロイル−ビス(2−メチルアジリジン)架橋剤5重量%溶液144グラム、さらにトルエン115グラムを加えた。瓶に蓋をして、ローラミルに15〜30分間入れて、27.3%固体コーティング溶液を作製した。上記の最終ポリマー溶液を、厚さ0.001インチ(0.025mm)のカラデックス(KALADEX)(登録商標)2030フィルム[二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム 、デラウェア州、ウィルミントンのデュポン・テイジン・フィルム(DuPont Teijin Film(登録商標),Wilmington,DE)から入手可能]に、ノッチ付き棒を台上に渡したコーティング機を用いて、10フィート/分(3.05メートル/分)の速度で、コーティングした。接着剤溶液でのコーティングに先立って、登録商標KALADEXフィルムを10%固体プライマー溶液で処理した。コーティングに関して、接着剤溶液、フィルム、ノッチ付き棒との隙間を調節して、以下に記載する乾燥した接着剤の厚さを提供した。コーティングされたフィルムを、長さ60フィート(18.3メートル)を有し、およそ等しい長さの3つの温度ゾーンを有する乾燥機に通した。ゾーンの温度は、以下の通りである。ゾーン1=150°F(66℃)、ゾーン2=175°F(79℃)、ゾーン3=220°F(104℃)。乾燥した接着テープは、約0.0008インチ(0.020mm)厚の接着層を有した。24℃〜26℃で保管されたロールにテープを巻いた、保護的な非シリコーン系剥離ライナーを、接着層に適用した。上記に記載の通り、引き剥し接着力(方法B、C、D、およびE)と除去性(方法B、C、D、およびE)に関して、接着テープを評価した。結果を以下の表6および7に示す。
【0053】
実施例6
以下の変更を伴って、実施例5を繰り返した。初期のポリマー溶液に、ビスアミド架橋剤72グラムと追加のトルエン187グラムを加えた。結果を以下の表6および7に示す。
【0054】
【表6】
【0055】
【表7】
【0056】
実施例7
以下の変更を伴って、実施例5を繰り返した。109.8pbwのアクリル酸ブチル[ドイツ、ルートヴィヒスハーフェンのBASFコーポレーション(BASF Corporation,Ludwigshafen, Germany)から入手可能]、2.2pbwのアクリル酸(BASFコーポレーション(BASF Corporation)から入手可能)、0.17pbwのバゾ(VAZO)(登録商標)67[デラウェア州、ウィルミントンのイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー(E. I. DuPont de Nemours and Company,Wilmington, DE)から入手可能の熱活性化された重合開始剤]、および288 pbwのアセトンを用いて、27.0%固体でアセトン中にアクリル酸ブチル(BA):アクリル酸(AA)/98:2(w/w)の組成を有する溶液ポリマーを調製した。上記の初期ポリマー溶液を測定して、27.0%固体であることが判明した。
【0057】
次に、ガラス瓶中の上記27.0%固体ポリマー溶液500グラムに、トルエン中5重量%溶液の1,1’−イソフタロイル−ビス(2−メチルアジリジン)架橋剤111グラムを加えた。この結果、23.0%固体コーティング溶液ができた。上記に記載の通り、引き剥し接着力(方法B、C,D、およびE)と除去性(方法B、C,D、およびE)に関して、得られた接着テープを評価した。結果を以下の表8および9に示す。
【0058】
実施例8
以下の変更を伴って、実施例7を繰り返した。55.5グラムのビスアミド架橋剤溶液を採用した。この結果、24.8%固体コーティング溶液ができた。結果を以下の表8および9に示す。
【0059】
実施例9
以下の変更を伴って、実施例7を繰り返した。27.8グラムのビスアミド架橋剤溶液を採用し、61.0グラムの追加のトルエンを使用した。この結果、23.2%固体コーティング溶液ができた。結果を以下の表8および9に示す。
【0060】
実施例10
以下の変更を伴って、実施例7を繰り返した。13.9グラムのビスアミド架橋剤溶液を採用し、73.0グラムの追加のトルエンを使用した。この結果、23.1%固体コーティング溶液ができた。結果を以下の表8および9に示す。
【0061】
実施例11
以下の変更を伴って、実施例7を繰り返した。ポリマー溶液を250グラムの量で使用した。55.5グラムのビスアミド架橋剤溶液を採用し、305.5グラムの追加のトルエンを使用した。この結果、11.5%固体コーティング溶液ができた。結果を以下の表8および9に示す。
【0062】
実施例12
以下の変更を伴って、実施例11を繰り返した。6.9グラムのビスアミド架橋剤溶液を採用し、354.1グラムの追加のトルエンを使用した。この結果、11.1%固体コーティング溶液ができた。結果を以下の表8および9に示す。
【0063】
【表8】
【0064】
【表9】
【0065】
実施例13
アクリル酸ブチル:アクリル酸エチル:アクリル酸(BA:EA:AA)/43:55:2のポリマー溶液を調製して使用し、評価する接着テープ製品を調達した。さらに具体的には、43pbwのBA、55pbwのEA、2pbwのAA、および0.2pbwのバゾ(VAZO)67を密封した容器中の酢酸エチル233pbwに添加し、58℃で、24時間洗浄試験機に入れ、30%固体ポリマー溶液を作製した。次に、トルエン中の5%溶液(重量)の1,1’−イソフタロイル−ビス(2−メチルアジリジン)架橋剤(CAS No.7652−64−4)23.2pbwを上記ポリマー溶液100pbwに添加した。その結果、当量比(アミドの当量/酸の当量)が1.13であった。容器を密封し、約1時間攪拌機に入れた。実施例1に記載の通り、上記最終ポリマー溶液を最終の乾燥した接着剤の厚さ0.0008インチ(0.02mm)を有するテープ製品に変えた。方法Cに以下の変更を伴い、「引き剥し接着力」(方法AおよびC)と除去性(方法AおよびC)に記載の通り、テープを評価した。IMASS引き剥がし試験装置[オハイオ州ストロングスビルのインスツルメンターズ・インク(Instrumentators, Inc.,Strongsville,OH)から入手可能]を用いて、調製の10日間以内に、テープを評価した。0.001インチ(0.025mm)厚のカプトン(KAPTON)フィルムをテープのカプトン(KAPTON)バッキングと圧縮ボンダーの間に置いた。剥離試験の結果を1インチ(2.54cm)の幅に正規化した。2個のテストストリップのみを評価して、平均引き剥し接着力の値を計算するのに用いた。結果を以下の表10および11に示す。
【0066】
【表10】
【0067】
【表11】
【0068】
【表12】
【0069】
実施例14
本発明のテープとシリコーン接着剤ベースのテープの、熱と圧力に曝した後の銅パネル表面エネルギーに対する効果を評価した。さらに具体的には、2種のテープのテストストリップ、実施例7のテープ、呼称「TRM6250」[ポリイミドフィルムのバッキングにシリコーン接着剤を有するテープ、カリフォルニア州フレモントの日東電工(Nitto Denko,Inc.,Fremont,CA)から入手可能]を銅合金パネルに適用し、以下の変更を伴って、上記の「引き剥し接着力(方法C)」に記載の通りに条件を設定した。試験に先立って、実施例7のテープのテストストリップを接着剤に保護ライナーを覆った状態で、周囲条件[72〜77°F(22〜25℃)および30〜35%の相対湿度]で、ベンチトップに約7週間保管した。試験の直前に、保護ライナーを取り除いた。保護ライナーなしのロール形状で、TRM6250テープを獲得した。加熱および加圧の前に、テープテストストリップを少なくとも12時間、周囲条件でエージングした。テストストリップに320psiの圧力に相当する1600ポンドを荷重した。
【0070】
熱、圧力、平衡から銅合金パネルを取り除いた後、パネルの一部からストリップを各々引き剥がし、下面を曝した。肉眼での目視検査で、どちらのテストストリップにも残留(糊残り)が存在しないことが明らかになった。しかしながら、TRM6250テープで覆った表面は、赤色を呈した。対照的に、実施例7のテープで覆った表面には、変色が見られず、それは、加熱および加圧前のテープで覆わない表面と同じ色であった。
【0071】
次に、36〜48ダインの範囲の表面張力を有する液体を含有するペン[ウィスコンシン州ウォータータウンのダイン・ラインLLC(Dyne Line LLC,Watertown,WI)から入手可能]を用いて、加熱および加圧中に、2種のテープで覆った領域の表面エネルギーを評価した。(熱と圧力を調整した後)上記ペンを用いて、各テープの断片を引き剥した後、曝した表面を横切るラインを延伸した。無条件で、テープで覆わなかったパネル表面も同様にした。全ての液体は、初期のパネル表面で少なくとも2秒間完全に濡れるのが観察され、少なくとも48ダイン/平方センチメートルのパネル表面エネルギーを示した。実施例7のテープで覆われた領域で、同一の結果を得た。対照的に、上記液体はTRM6250テープで覆われた領域を濡らさず、36ダイン/平方センチメートル未満のパネル表面エネルギーを示した。シリコーン接着剤テープは、金属めっき、はんだ付けなどの続いての加工工程で有害作用を有する、(肉眼では)見えない残留(糊残り)が残ることは公知である。上記の結果から、実施例7のテープは、TRM6250テープよりも、パネルの表面エネルギーに及ぼす影響が小さいことがわかる。
【0072】
比較例15〜17
以下の変更を伴って、実施例2を繰り返した。アクリル酸ブチル:アクリル酸/98:2のポリマー溶液の代わりに、アクリル酸イソオクチル:アクリル酸/90:10(w:w)のポリマー溶液を用いた。以下の表13に示す通り、様々な量のビスアミド架橋剤溶液を添加した。試験の前に、サンプルを1ミルのポリイミドフィルムに被膜して、70℃で2時間硬化した。その後、12インチ/分(30.5cm/分)の剥離速度で、180°の引き剥し接着力を測定した。引き剥し粘着力の試験を実施した後、残留(糊残り)に関して、ポリイミドフィルム基材を肉眼で目視検査した。180℃、200℃、および220℃に、各々30分間曝した後、全てのサンプルに、不適格なレベルの残留(糊残り)が端に残っていた。結果を以下の表13および14に示す。
【0073】
【表13】
【0074】
【表14】
【0075】
実施例18〜20
以下の変更を伴って、実施例2を繰り返した。アクリル酸ブチル:アクリル酸/98:2(w:w)のポリマー溶液に、ビスアミド架橋剤溶液、フォラル(Foral)(登録商標)85粘着付与剤および/またはパイカル(Pycal)(登録商標)94可塑剤を添加した。試験の前に、サンプルを1ミル(0.025mm)のポリイミドフィルムにコーティングして、200℃で5分間乾燥し、60℃で48時間硬化した。サンプルをガラスパネルに接着させ、180℃、1.5時間オーブンで加熱した。およそ12インチ/分(30.5cm/分)の剥離速度で、サンプルを180°に手で引き剥がした。ガラス表面とポリイミドフィルム基材の両方とも、残留(糊残り)に関して、肉眼で目視検査した。全てのサンプルは、きれいに剥離され「合格」の評価を受けた。結果を表15に示す。
【0076】
【表15】
【0077】
本発明の様々な修正形態および変更形態が、本発明の意図または範囲を逸脱することなく、当業者には明らかになるであろう。
Claims (4)
- 感圧接着剤組成物であって、
(A)(a)アルキル基が1〜14の炭素原子を含有する非第三級アルコールの(メタ)アクリル酸エステルであって、そのホモポリマーが0℃以下のガラス転移温度を有する、非第三級アルコールの(メタ)アクリル酸エステルと、
(b)カルボン酸官能性エチレン系不飽和コモノマーとの反応生成物を含有するコポリマーと、
(B)下記式
の反応生成物を含み、
前記コモノマーおよび前記架橋剤の相対量は、カルボン酸基の当量数に対するアミド基の当量数の比が、少なくとも0.5であるように選択され、
前記感圧接着剤組成物が、10重量%以下の粘着付与剤と2重量%以下の可塑剤を含む感圧接着剤組成物。 - (a)前記(メタ)アクリル酸エステルはアクリル酸ブチル、2−メチルブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸ラウリル、n−デシルアクリレート、4−メチル−2−ペンチルアクリレート、アクリル酸イソアミル、s−ブチルアクリレート、アクリル酸イソノニル、およびそれらの組合わせからなる群から選択され、
(b)前記カルボン酸官能性コモノマーはアクリル酸、メタクリル酸、およびそれらの組合わせからなる群から選択される、請求項1記載の感圧接着剤組成物。 - 前記架橋剤は1,1’−イソフタロイル−ビス(2−メチルアジリジン)を含む、請求項1記載の感圧接着剤組成物。
- (1)バッキングと、(2)前記バッキング上の請求項1〜3のいずれか1項記載の感圧接着剤組成物とを含有する接着製品。
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